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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Kartonzuschnitt für
Behälter
für fließfähige Nahrungsmittel.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen aus dem
Kartonzuschnitt hergestellten Behälter. Ein Kartonzuschnitt,
wie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert, ist aus GB 1 142 773
A bekannt.
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Stand der Technik
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Behälter für fließfähige Nahrungsmittel sind in
verschiedenen Formen erhältlich.
Eine Form ist der bekannte Giebelkarton, wie z. B. der TETRA REX®, der
von Tetra Pak, Inc., Chicago, Illinois bezogen werden kann. Ein
anderer Behältertyp
ist der weitverbreitete parallelepipede Behälter TETRA BRIK®, der ebenfalls
von Tetra Pak, Inc., Chicago, Illinois bezogen werden kann. Der
Giebelkarton hat vier Seitenflächen,
die an der Oberseite in einer spitzen, giebeldachähnlichen
Konfiguration enden, während
der parallelepipede Behälter
aus einem Bahnenmaterial hergestellt wird und vier Seiten und im
Wesentlichen flache Unter- und Oberseiten hat. Solche Behälter werden
zum Verpacken und Aufbewahren von flüssigen Nahrungsmitteln mit
Milch, Saft u. ä.
verwendet, sowie für
andere flüssige
Konsumgüter,
wie z. B. Waschmittel. Solche Behälter werden auch zum Aufbewahren
von getrockneten Gütern
in Pulver- oder Granulat form, wie z. B. Trockensuppen, verwendet. Solche
Behälter
sind auch für
Verwendung zur Aufbewahrung von medizinischen Produkten, wie z.
B. Bittersalz in Pulver- oder Granulatform bekannt.
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Traditionell werden solche Giebelkartons
aus "Kartonzuschnitten" geformt, die geformt
oder aufgerichtet werden und in eine Füllmaschine transportiert werden,
in der die Kartons gefüllt
und die Oberseiten oder Giebelabschnitte gefaltet und versiegelt
werden. Die Kartonzuschnitte werden ungeformt oder flach transportiert
und gelagert. Die Kartons werden normalerweise in der Füllmaschine
aufgerichtet. Wie bereits erwähnt,
werden parallelepipede Behälter
in einer vertikalen Form-, Füll-
und Versiegel-Verpackungsmaschine aus einer Materialbahn hergestellt.
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In einer üblichen Anordnung zum Verpacken und
Aufbewahren von Flüssigkeiten
wird das Verpackungsmaterial aus einer Laminatstruktur hergestellt. Ein
bekanntes Laminat beinhaltet eine Papier- oder Pappe-Trägerschicht,
die eine Schicht oder eine Beschichtung aus einem Polymermaterial,
wie Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE), auf beiden Seiten der
Trägerschicht
hat. Die "Seiten" der Trägerschicht bilden
die Innen- und Außenflächen des
fertig geformten Behälters.
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Die Polymerschichten verleihen dem
Material Undurchlässigkeit
für Flüssigkeiten
und stellen so einen im Wesentlichen "leckresistenten" Behälter
bereit, wobei die innere Polymerschicht Leckage vom Behälter nach
außen
verhindert und die äußere Polymerschicht
ein Eindringen von Nässe
oder Feuchtigkeit von der Umgebung nach innen vermeidet. Die Laminatstruktur
verhindert auch eine "Dochtwirkung" des Materials, d.
h. die Absorption von Flüssigkeit durch
das Behältermaterial
und die nach folgende Weiterleitung von der Flüssigkeit von der Absorptionsstelle.
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Das Laminat kann auch eine Sperrschicht aufweisen,
die nahe der Trägerschicht,
zwischen der Trägerschicht
und der inneren Polymerschicht angebracht ist. Die Sperrschicht
erhöht
die Gasundurchlässigkeit
des Behälters,
was es erleichtert, den Behälterinhalt
frisch zu halten. Die Sperrschicht kann direkt auf der Trägerschicht
positioniert sein. Alternativ und vorzugsweise kann das Laminat
eine Polymerschicht zwischen der Sperrschicht und dem Substrat sowie
eine Polymerschicht über
der Sperrschicht beinhalten. In dieser Konfiguration kann die Polymerschicht,
die sich zwischen der Sperrschicht und der Trägerschicht befindet, zum Aneinanderkleben
der Sperrschicht und der Trägerschicht
dienen. Solche Sperrschichten werden normalerweise in Kartons, die
zum Aufbewahren von Fruchtsaft u. ä. benutzt werden, verwendet.
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Ein Hauptkostenpunkt bei der Herstellung von
solchen Behältern
sind die Kosten des Papiermaterials, die dem Quadratmetergewicht
pro Behälter
entsprechen. Papierprodukte werden oft in "Quadratmetergewicht" gemessen, was das Gewicht des Papiers
oder der Pappe pro Quadratmeter (g/m2) ist. Ein
höheres "Quadratmetergewicht" eines Materials entspricht
im Allgemeinen höheren
Kosten. Jede Reduzierung des Quadratmetergewichts bringt eine Kosteneinsparung
des Behälters.
Relativ leichtere Materialien, d. h. Materialien mit niedrigerem
Quadratmetergewicht, haben im Allgemeinen jedoch weniger Festigkeit
als Materialien mit höherem
Quadratmetergewicht. Es muss also Ausgleich zwischen Kostenreduzierung
und Festigkeit hergestellt werden.
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Dementsprechend gibt es weiterhin
einen Bedarf an Material mit weniger Gewicht für die Herstellung von Papier
bzw. Pappe und pappeähnlichen....
Papierprodukte werden oft in "Quadratmetergewicht" gemessen, was das
Gewicht des Papiers oder der Pappe pro Quadratmeter (g/m2) ist. Ein höheres "Quadratmetergewicht" entspricht im Allgemeinen höheren Kosten.
Eine solche Material- und Kartonkonfiguration stellt Festigkeit
und Stabilität
bei einer preiswerteren Packung zum Verpacken und Aufbewahren von
festen, dickflüssigen
und flüssigen Produkten
bereit.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein Aspekt der Erfindung ist ein
Kartonzuschnitt wie im Oberbegriff von unabhängigen Anspruch 1 definiert,
der dadurch gekennzeichnet ist, dass die dritte Schicht Wellpappe
oder Wellenpapier ist, das eine Wellendichte von 6 bis 15 Wellen
pro linearem Zentimeter hat, und dass jede Welle ein Höhenprofil
von 0,02 cm bis 0,13 cm hat.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung
ist ein Giebelbehälter,
ein parallelepipeder Behälter
o. ä.,
die aus dem erfindungsgemäßen Kartonzuschnitt
hergestellt wurden.
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Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein laminiertes Verpackungsmaterial bereit zu stellen, in dem Wellpappe
bzw. Wellenpapier zwischen zwei Fasermaterial- bzw. Papiermaterialschichten
angeordnet ist.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein laminiertes Verpackungsmaterial bereitzustellen, das wesentliche
Materialeinsparungen bringt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1A ist
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Giebelkartons mit wellenförmiger Schicht,
wobei der Karton mit einem integrierten klappenförmigen Ausguss dargestellt
wird; aus Gründen
der Anschaulichkeit sind die Linien der Wellenreihen dargestellt.
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1B ist
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen parallelepipeden Behälters mit
wellenförmiger
Schicht, wobei aus Gründen
der Anschaulichkeit die Linien der Wellenreihen dargestellt sind.
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2A ist
eine Querschnittsansicht der bevorzugten Ausführungsform des wellenförmigen Verpackungsmaterials
der vorliegenden Erfindung.
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2B ist
eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform des wellenförmigen Verpackungsmaterials
der vorliegenden Erfindung.
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3A ist
eine Ansicht eines nicht zusammengefügten oder nicht aufgerichteten
Kartons, der üblicherweise
als Kartonzuschnitt bezeichnet wird.
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3B ist
eine Ansicht eines Ausschnittes eines Bahnenmaterials, aus dem der
Behälter 15 von 1B in einer Form-, Füll- und
Versiegel-Verpackungsmaschine herstellt wird.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Es wird nun auf die Figuren und insbesondere
auf 1A Bezug genommen.
Es wird ein Giebelkarton 10 dargestellt, der aus einem
wellenförmigen Material 12, 12' hergestellt
wird. Der Karton 10 definiert einen Produktaufbewahrungsbereich 11 und kann
direkt flüssige
Produkte, wie Milch und Saft, zähflüssige Produkt,
wie Mayonnaise, und feste Produkte, wie z. B. Granulat oder pulverförmige Produkte,
enthalten. Der Karton 10 ist so konfiguriert, dass er diese
Produkte ohne dazwischenliegende Kaschierung aufbewahrt, wie eine
flexible Polymertasche, die sich zwischen Karton und Produkt befindet. Der
Karton 10 wird aus einem Material 12, 12' geformt, das
zunächst
so vorbereitet wird, dass es eine Form annimmt, die üblicherweise
als "Kartonzuschnitt" bezeichnet wird,
wie unter Bezugsnummer 14 in 3A dargestellt,
um das Aufrichten des Kartons zu erleichtern. Der in 1 dargestellte Karton 10 hat
einen Ausguss 16, der in einem Abschnitt des Kartonmaterials 12, 12' gebildet ist.
Der Ausguss 16 kann zurück
in den Karton gefaltet werden, um den Karton 10 wieder
zu verschließen.
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Der Kartonzuschnitt 14 wird
aus einem Papier- bzw. Pappematerial 12, 12' geformt. Bei
bekannten Kartons, die aus einer typischen, massiven Wandkonstruktion
geformt werden, variiert das Materialgewicht oder das Quadratmetergewicht
je nach Größe und Festigkeitsanforderungen
an den Karton, dem Gewicht und Art (z. B. flüssig oder fest) des enthaltenen
Produkts und dem beabsichtigten Endzweck des Kartons. Bei einem
bekannten Karton für einen
Liter liegt das Quadratmetergewicht der Pappe bei ungefähr 280 bis
ungefähr
300 g/m2.
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In 1B ist
ein parallelepipeder Behälter 15 dargestellt.
Wie bereits erwähnt,
wird der Behälter 15 in
einer vertikalen Form-, Füll-
und Versiegelmaschine aus einem Bahnenmaterial hergestellt. Die
Bahn wird der Länge
nach verschlossen, um eine Längsversiegelung 17 herzustellen,
und wird dann quer verschlossen, um Querversiegelungen 19 herzustellen.
Der Behälter 15 wird
dann gefaltet und die oberen Kanten 21 werden an die Behälterseiten 15 versiegelt.
Eine Variante dieses Behälters 15 ist
der TETRA PRISMATM, der abgeschrägte Kanten
hat und ebenfalls von Tetra Pak bezogen werden kann. Ein weiterer
Behältertyp,
der das neuartige Verpackungsmaterial einschließen kann, ist ein TETRA TOP®-Behälter, der
ebenfalls bei Tetra Pak erhältlich ist.
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Der in 1A dargestellte
Karton 10 und der parallelepipede Behälter 15 werden beide
aus dem neuartigen, erfindungsgemäßen, wellenförmigen Verpackungsmaterial 12, 12' hergestellt,
wobei Querschnitte von Beispielmaterialien 12, 12' in 2A und 2B dargestellt werden. In 2A beinhaltet das Material 12 eine
Innenschicht 18, eine Außenschicht 20 und
Wellpappe bzw. Wellenpapier 22, das zwischen der Innen-
und der Außenschicht 18, 20 geordnet
ist. Die Wellpappe bzw. das Wellenpapier 22 ist in Kontakt
mit der Innen- und der Außenschicht
und ist an diese angebracht. In der vorliegenden Beschreibung ist
die Innenschicht 18 der Abschnitt von Material 12, 12', der im Karton 10 oder
Behälter 15 innen ist,
z. B. die Innenfläche 24 des
Kartons 10, die in Kontakt mit dem enthaltenen Material
ist, und die Außenschicht 20 ist
der Abschnitt des Materials 12, 12', der am Karton 10 außen ist,
z. B. die Außenfläche 26 des
Kartons 10, die vom Benutzer angefasst wird.
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Die Innen- und Außenschicht 18, 20 können aus
einem üblichen
Pappematerial geformt sein, auf dem ein flüssigkeitsresistentes Material
angebracht bzw. aufgebracht ist, wie z. B. Polyethylen mit niedriger
Dichte (LDPE). Die LDPE-Beschichtungsschichten werden in 2A mit 28, 30 bezeichnet.
Die Wellpappe bzw. das Wellenpapier 22 ist typischerweise
aus Pappematerial geformt, wobei auf einer oder beiden Seiten ein
flüssigkeitsresistentes
Material aufgebracht sein kann, es kann aber auch unbehandelt verwendet
werden.
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Alternativ, wie in 2B dargestellt können auf der Inne- und der Außenschicht 18, 20 Polymerschichten 130, 132, 134, 136 auf
jeder Seite von jeder Schicht 18, 20 angebracht
sein, die als Klebemittel dienen, um die Materialien aneinanderzukleben. Die
Polymerschichten 130, 132 und 134, 136 reduzieren
weiterhin die Feuchtigkeitsübertragung.
In einer Filmstruktur, die eine gasundurchlässige Schicht 138,
wie eine Folie, aufweist, kann die Folie 138, wie bereits
erwähnt,
auf der Polymerschicht 130 angeordnet werden und über der
Folie 138 kann eine zusätzliche
Polymerschicht 128 bereitgestellt werden.
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Bei vertikaler Betrachtung definieren
die Wellen f Reihen 32, die das Material 12, 12' in einer Richtung
senkrecht zur in 2A dargestellten
wellenartigen Form durchlaufen. D. h. die Reihen 32 sind in
und aus der Zeichnung von 2A ausgerichtet. Diese
Ausrichtung erhöht
ebenfalls die Greifsteifigkeit. Die vorliegende Beschreibung bezieht
sich auf das in 2A dargestellte
Material 12, es ist aber klar, dass sich die vorliegende
Beschreibung genau so auf das in 2B dargestellte
Material 12' sowie auf
andere wellenförmige
Materialkonfigurationen bezieht.
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Wenn ein Querschnitt des Materials
betrachtet wird, das eine Mehrzahl von Reihen 32 in der Längsrichtung
zeigt (s. 2A und 2B), haben die Wellen f ein
bogenförmiges
Aussehen. Der Bogen ist eine grundlegende Strukturform, die beträchtliche Gewichtsbelastungen
aufnehmen kann, und gilt als strukturell akzeptable Möglichkeit
einen vorhandenen Raum zu überbrücken. Der
Fachmann wird bemerken, dass gewellte Kartons mit einer Mehrzahl von
Wänden
geformt werden kann, d. h. zwei oder mehr Wellpappen (nicht dargestellt),
die eine Schicht oder Kaschierung zwischen den Wellpappen und Schichten
auf den inneren und äußeren Flächen haben
können.
Es ist aus den Zeichnungen er sichtlich, dass die Räume s zwischen
den Wellen f und zwischen den Wellen f und den Schichten 18, 20 zur
Umgebung offen sind. Es ist für
den Fachmann auch klar, das die Kanten (von denen die Wellen f gesehen werden
können)
versiegelt werden können,
um die Räume
s zu versiegeln und das Eindringen Feuchtigkeit und den Dochteffekt
zu verhindern.
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Es wird nun auf 2A Bezug genommen. Das Material 12 kann
eine oder mehr Polymerschichten 28, 30 wie das
bereits erwähnte
LDPE aufweisen, um weitere Flüssigkeitsresistenz
bereit zu stellen, und eine Sperrschicht 34, um Gasundurchlässigkeit bereit
zu stellen. In einer bevorzugten Anordnung ist die Sperrschicht 34 eine
Metallfolie, z. B. eine Aluminiumfolie. Die Sperrschicht 34 reduziert
das Durchdringen von Gas, wie z. B. Sauerstoff, durch den Karton 10 und
erhöht
so die Fähigkeit
des Kartons 10, den Inhalt frisch zu halten. Wie bereits
erwähnt
und in 2B dargestellt
ist die Sperrschicht 138 typischerweise auf Schicht 18 mit
einer Polymerschicht 130 zwischen der Schicht 18 und
der Sperrschicht 138 angeordnet. Eine zusätzliche
Polymerschicht 128 ist über
der Sperrschicht 138 als innerstes Laminatmaterial vorgesehen.
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Es wird nun auf 3A Bezug genommen, in der ein Kartonzuschnitt 14 in
nicht aufgerichteter Form dargestellt wird. Der Kartonzuschnitt 14 beinhaltet
fünf vertikale
Flächen 14a–e,
die von vier vertikalen Faltlinien oder Falzen 36a–e definiert
werden. Vier der vertikalen Flächen 14a–d definieren
die Seitenwände 38a–d des
Kartons 10. Die fünfte
Fläche 14e stellt
einen Streifen zum Versiegeln der Kartonzuschnittwände 38a und 38d,
die aneinander angrenzen, wenn der Karton 10 aufgerichtet
oder geformt wird, bereit.
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Der Kartonzuschnitt 14 beinhaltet
weiterhin drei horizontale Faltlinien oder Falze 40a–c.
Die untere horizontale Linie 40a definiert zusammen mit den
Abschnitten der vertikalen Seitenwandfalze 36a–d unter
der unteren vertikalen Linie 40a den Bodenwandabschnitt 42 des
Kartons 10. Die zwei oberen horizontalen Linien 40b–c definieren
zusammen mit den Abschnitten der vertikalen Seitenwandfalze 36a–d über der
horizontalen Linie 40b den oberen Abschnitt 44 des
Kartons 10 einschließlich
des Giebels 46. Der obere Abschnitt 44 des Kartonzuschnitts 14 beinhaltet
auch eine Mehrzahl von gewinkelten Giebelfalzen oder Giebelfaltlinien 48a–f,
die den Giebel 46 und den Ausguss 16 definieren.
Der Giebel beinhaltet innere und äußere Giebelwände, entsprechend 46a und 46b.
Obere und untere Umschlagklappen 50, 52 erleichtern
das Versiegeln der Kartonzuschnittwände 14a–d aneinander, wenn der
Karton 10 aufgerichtet wird.
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Ein Abschnitt der Verpackungsmaterialbahn 39,
aus der der Behälter 15 geformt
wird, ist in 3B dargestellt.
Der Bahnabschnitt 39 hat eine Mehrzahl von Falzlinien 41,
die geformt werden, um den Behälter 15 auf
einer vertikalen Form-, Füll- und Versiegl-Verpackungsmaschine
herzustellen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
des Kartons 10 und des Behälters 15 beinhaltet
das Kartonmaterial 12 12', das so ausgerichtet ist, dass
die Reihen 32 quer über
die Seitenwände 38a–d laufen.
D. h. die Reihen 32 laufen in der Richtung, die durch die in 1A und 1B mit der Nummer 54 bezeichneten Linien
angezeigt wird. In dieser Konfiguration schneiden die Reihen 32 die
vertikalen Seitenwandfalze 36 und werden von ihnen umgelenkt.
Wie bereits erwähnt,
erhöht
diese Ausrichtung des Materials 12, 12' die Greiffestigkeit.
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Es wurden für wellenförmige Materialien Standards
ausgegeben, in denen Material mit einem Buchstaben gefolgt vom Wort "Welle" identifiziert wird. "A-Welle" stellt beispielsweise
ein Material dar, das 1,1 Wellen pro linearen Zentimeter aufweist
und eine ungefähre
Höhe von
0,48 cm ohne die Dicke der angrenzenden Schichten hat. "E-Welle" ist ein Material,
das 3,0 + 0,13 Wellen pro linearem Zentimeter aufweist und eine
ungefähre
Höhe von
0,12 cm ohne die Dicke der angrenzenden Schichten hat. Obwohl in
der vorliegenden Erfindung viele Größen für die Wellen f verwendet werden
können,
hat ein bevorzugtes Material 12, 12' eine Dichte von ungefähr 6 bis ungefähr 15 Wellen
f pro linearem Zentimeter; am meisten bevorzugt wird eine Wellendichte
von ungefähr
8,2 Wellen pro linearem Zentimeter. Vorzugsweise ist die Höhe der Wellen
f oder die Profilhöhe
h des Materials 12, 12' ungefähr 0,02 bis 0,13 cm und am meisten
bevorzugt wird eine Höhe
von ungefähr
0,02 cm bis ungefähr
0,10 cm ohne die Dicke der Schichten 18, 20.
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Es ist offensichtlich, dass die Dichte
der Wellen f und das Höhenprofil
je nach dem Druck, der auf das Material 12, 12' beim Umformprozess
ausgeübt wird,
variieren kann, da das Material in Druck- oder Feuchtwalzen eingeführt wird,
die das Anbringen der Außen-
und Innenschichten auf der Wellpappe bzw. dem Wellenpapier erleichtern.
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Vorteilhafterweise stellt das Verwenden
eines Materials 12, 12' mit einer relativ hohen Wellendichte
(d. h. nahe oder eng positionierte Wellen) im Wesentlichen flache
innere und äußere Flächen 56, 58 bereit.
D. h. die nach außen
gerichteten Flächen 56, 58 der
Innen- und Außenschichten 18, 20 definieren
im Wesentlichen flache Flächen,
die einfach bedruckt werden können,
z. B. mit Graphiken einschließlich
Logos und Designs oder Informationen über den Inhalt des Kartons 10 oder
des Behälters
15 und über den
Hersteller oder Verpacker. Die nahe aneinander positionierten Wellen
f stellen auch einen Karton 10 oder Behälter 15 bereit, der
ein glattes Aussehen hat und kein starres oder geriffeltes Aussehen,
das normalerweise mit wellenförmigen
Materialien assoziiert wird.
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Die neuartige Verwendung eines gewellten Materials 12, 12' in einem Karton 10 oder
einem Behälter 15,
z. B. für
zähflüssige Materialien
und Flüssigkeiten
wie Säfte,
hat eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zur Verwendung von massiven
einschichtigen oder mehrschichtigen Pappematerialien. Als erstes
kann durch die Verwendung eines wellenförmigen Materials das Gewicht
reduziert werden. Eine Gewichtsreduzierung bedingt normalerweise
eine Kostenreduzierung. Darüber
hinaus kommt es nicht zu einem Verlust der strukturellen Festigkeit
der Kartons 10 oder der Behälter 15, die aus dem
gewellten Material 12, 12' hergestellt werden. Es wird im
Gegenteil davon ausgegangen, dass erfindungsgemäße wellenförmige Kartons 10 oder
Behälter 15 mit weniger
Gewicht als Kartons aus massiven Wänden hergestellt werden können und
dabei die Festigkeit erhöht
wird. Wenn der Karton 10 oder Behälter 15 unter dem
Gesichtspunkt der Festigkeit pro Gewichtseinheit (d. h. Festigkeit
pro Quadratmetergewicht) betrachtet wird, bieten die vorliegenden
Kartons 10 oder Behälter 15 einen
wesentlichen Vorteil gegenüber
den bekannten massiven einschichtigen oder mehrschichtigen Pappkartons.
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Eine Reduzierung des Rohstoffbedarfs,
d. h. des Materialgewichts, die mit der Herstellung der Kartons 10 oder
der Behälter 15 verbunden
ist, wird im Allgemeinen als Rohstoffreduzierung bezeichnet. Rohstoffreduzierung
ist das Vermeiden von Abfall an der Quelle durch die Verwendung
der Minimalmaterialmenge, die nötig
ist, um eine vorgegebenen Funktion zu errei chen. Die Verwendung
von wellenförmigen
Materialien bei der Herstellung von Giebelbehältern gemäß der vorliegenden Erfindung
dient den Zielen der Rohstoffreduzierung. Die Rohstoffreduzierung
hat also Vorteile für
die Umwelt, optimiert die Ressourcen und minimiert die Kosten.